光照强度对对萼猕猴桃试管苗生长及抗氧化酶活性的影响

袁华玲 齐璐璐 王文娟 王超群

摘 要：以对萼猕猴桃试管苗为试验材料，研究光照强度对对萼猕猴桃试管苗生长和抗氧化酶活性的影响。结果表明，不同光照强度对萼猕猴桃试管苗的株高、根长、叶片数、根数、鲜重和叶绿素含量等指标均有影响，用模糊数学隶属函数法综合评价试管苗质量，各处理试管苗质量从高到低依次为2000lx>4000lx>1000lx>6000lx，其中2000lx光照强度最适合对萼猕猴桃试管苗的生长。低光照强度下（1000lx），丙二醛含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均较高;高光照强度下（6000lx）丙二醛含量较高，但SOD、POD和CAT活性较低。

关键词：对萼猕猴桃;光照强度;组织培养;抗氧化酶活性

中图分类号 S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）05-0051-04

Abstract： The growth and antioxidant enzyme activity of plantlets in vitro of Actinidia valvata Dun under different light intensity were studied. The results showed that the plant height， root length， leaf number， root number， fresh weight and total chlorophyll content of plantlets were affected by different light intensity. The quality of plantlets was comprehensively evaluated by fuzzy mathematics membership function method. The order of seedling quality from high to low is 2000lx>4000lx>1000lx>6000lx. The light intensity of 2000lxwas the most suitable for the growth of plantlets. The content of malondialdehyde， SOD activity， POD activity and CAT activity were higher under low light intensity（1000lx）. Under high light intensity（6000lx）， the content of malondialdehyde was higher， but the activities of SOD， POD and CAT were lower.

Key words： Actinidia valvata Dun; Light intensity; Tissue culture; Antioxidant enzyme activity

對萼猕猴桃（Actinidia valvata Dun）为猕猴桃科猕猴桃属净果组实髓系的一种中型落叶木质藤本，主产于我国安徽、湖北、浙江等省份，生长在海拔100～1000m的山谷林缘或山坡疏林及灌丛中[1]。对萼猕猴桃的根可入药为猫人参，是江苏、浙江等地区常用的中草药，具有祛风除湿、解毒消肿等效用，临床中的应用有治疗风湿痹痛、疮疡肿毒、骨髓炎等，在民间也可以治疗消化道肿瘤和肺癌[2，3]。近年来发现，对萼猕猴桃可作为砧木用于猕猴桃嫁接苗生产，大大提高了猕猴桃植株的抗性[4]。随着猫人参应用的增多，其需求量也相应增加，而野生猫人参资源有限，自然更新缓慢，供需矛盾突出，因而通过建立离体快繁体系，可实现种苗的快速繁殖，为有效地保护和利用对萼猕猴桃资源奠定基础[4-6]。

本试验采用对萼猕猴桃试管苗为外植体，探讨不同光照强度对对萼猕猴桃试管苗生长及生理特性的影响，以期优化对萼猕猴桃试管苗离体快繁体系。

1 材料与方法

1.1 供试材料 对萼猕猴桃试管苗，由合肥师范学院组培实验室保存。

1.2 试验设计 将无菌、长势大小一致的组培试管苗，切取茎段约2～3cm，每个茎段保留1节，接种于MS+1mg/L BA+0.5mg/L NAA+30g/L蔗糖+7g/L琼脂培养基中，每处理10瓶，每瓶接种3个茎段，根据实验设计分别放入1000lx、2000lx、4000lx、6000lx等不同光照条件下进行培养。光照时间为16h/d，温度为（25±2）℃，28d后取样测定试管苗各项生长及生理指标。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 形态生长指标 从各处理中随机选取10株试管苗，测定试管苗的株高、根长、叶片数、根数、鲜重。

1.3.2 生理指标 叶绿素含量采用丙酮提取法测定[7]，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定[7]，超氧化物歧化酶（SOD）采用氮蓝四唑法测定[7]，过氧化氢酶（CAT）采用比色法测定[7]，过氧化物酶（POD）采用愈创木酚法测定[7]。

1.4 数据统计与分析 用Excel 2012进行数据的计算分析。模糊数学隶属函数法综合评价试管苗质量，即依公式Fi=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）求出每处理各指标的隶属函数值，并计算各处理的平均隶属函数值[8]。

2 结果与分析

2.1 不同光照强度对对萼猕猴桃试管苗生长指标的影响 由表1可知，不同的光照强度处理对对萼猕猴桃试管苗各项生长指标的影响较大。低光照条件下（1000lx）对萼猕猴桃试管苗生长瘦弱，叶片黄化。2000lx光照条件下，试管苗生长较健壮，株高、根长、叶片数、根数及鲜重均达到最大值，株高为5.80cm，叶片数为10.4，根长和根数分别为7.36cm、4.8个，鲜重达2.46g。随着光照强度的增加，试管苗的株高、根长、叶片数、根数及鲜重呈下降趋势。6000lx光照条件下，试管苗整株表现为矮小，颜色深绿，株高、根长、叶片数、根数及鲜重均为最低值，株高和根长分别为4.10cm、4.11cm，叶片数和根数分别为8.4、3.4，鲜重为0.94g。总叶绿素含量测定结果表明，低光照条件下（1000lx），总叶绿素含量最低，仅为可见0.82mg/g;随着光照强度增加，总叶绿素含量增加，强光照条件下（6000lx），试管苗叶绿素含量最高，达1.81mg/g，但植株矮小生长缓慢。总之，光照强度太低、光照不足，试管苗瘦弱黄化、生长不良;光照强度太高、光辐照量过多，试管苗矮小、叶色深绿，生长受到抑制。

2.2 不同光照强度下对萼猕猴桃试管苗质量综合评判 不同光照强度下，试管苗生长状况不同，用模糊数学隶属函数法综合评价试管苗质量。由表2可知，2000lx光照强度下，除叶绿素含量外，株高、叶片数、根长、根数和鲜重的隶属函数值都最大，平均隶属函数值为0.899，2000lx光照强度条件下试管苗质量最佳。各光照处理试管苗综合质量从高到低依次为2000lx>4000lx>1000lx>6000lx。

2.3 不同光照强度对对萼猕猴桃试管苗丙二醛含量的影响 丙二醛含量的高低是植物受迫害程度的体现，其含量越高说明植物细胞受到外界环境的侵害越严重。当植株处于温度过高、光照过强等逆境条件下，其膜质过氧化程度就会升高。因此，植物对不良环境抵抗能力的大小和植物受逆境影响造成的损害程度，通常用丙二醛含量的高低来衡量。

由图1可知，试管苗丙二醛含量随着光照强度的增加呈现先下降后升高的趋势。低光照强度下（1000lx），丙二醛含量较高，为6.65µmol/g。随着光照强度的增加，2000lx光照强度下试管苗丙二醛含量显著降低，仅为5.68µmol/g，为各处理中丙二醛含量最低。随着光照强度的进一步增加，丙二醛含量也逐渐增加，6000lx光照强度下试管苗丙二醛含量最高，为8.55µmol/g。可见，低光照强度和高光照强度下，膜质过氧化程度都会加重。

2.4 不同光照强度对对萼猕猴桃试管苗SOD、POD和CAT酶活性的影响 植物体内的抗氧化酶系统可维持植物体内活性氧平衡，保护细胞膜结构不被过氧化破坏。植物中的抗氧化酶系统主要包括SOD、CAT、APX和GR 等，细胞中SOD、APX、CAT酶活性之间的平衡是确定超氧自由基和H2O2的稳态水平的关键。

由图2～4可知：对萼猕猴桃试管苗SOD、POD和CAT活性随着光照强度的增加变化趋势基本一致。在低光照强度下（1000lx），SOD、POD和CAT活性较高，可能试管苗生长在弱光环境中，试图提高酶活性以清除弱光逆境生成的活性氧，适应弱光逆境环境。2000lx光照强度下，SOD、POD和CAT活性下降;随着光照强度的进一步增加，在较高光照强度下（4000lx），试管苗SOD、POD和CAT活性增加;在强光照（6000lx）下，SOD、POD和CAT活性显著降低，可能试管苗生长受强光抑制代谢紊乱，使得氧化酶活性降低。

3 结论与讨论

光照强度与植物生长有着密切关系，若光强不足，植株会因为光合作用的降低而出现黄化现象，根系生长也会受到影响，从而导致植株整体生长发育不良;若光强过高，对植物茎的生长有着抑制作用，使叶绿素发生氧化，蛋白质合成减少，进而导致光抑制、光破坏等现象[9-11]。研究发现，不同的光照强度下对萼猕猴桃试管苗的植株高度、根长、叶片数、根数和植株鲜重等生长指标均发生变化。光照强度不足，试管苗瘦弱黄化生长不良;光照强度太高、光辐照量过多，试管苗矮小颜色深绿生长也受到抑制。用模糊数学隶属函数法综合评价试管苗质量，依次为2000lx>4000lx>6000lx>1000lx，其中2000lx光照强度最适合对萼猕猴桃试管苗的生长。

胁迫条件下，植物光合器官产生的活性氧使膜脂过氧化程度加剧，膜脂过氧化物产物MDA增加，细胞受损，为了避免活性氧造成的伤害，叶绿体形成了一套完整的抗氧化系统以减少逆境胁迫对植物体造成的伤害。SOD可以催化O2–发生歧化反应，生成H2O2和O2，CAT使H2O2经歧化反应生成H2O和O2，APX是叶绿体中清除H2O2的关键酶，抗氧化酶系统中SOD、CAT和POD等抗氧化酶协调运作负责清除超氧阴离子自由基（[O-2]）、羟基自由基（OH–）和过氧化氢（H2O2），是细胞抵御活性氧损伤的保护酶体系的主要组成部分[12-14]。

关晓溪等[15]在烟草、马晓丽[16]在大白菜、刘新[17]在金银花上的研究均表明，弱光使丙二醛（MDA）含量增加，SOD、POD和CAT活性提高。本试验结果表明，在低光照强度下（1000lx），丙二醛含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均较高，与前人研究结果一致。其可能的原因是试管苗生长在弱光环境中，产生较多的活性氧使膜脂过氧化程度增加，试管苗试图提高酶活性以适应弱光逆境环境。

本试验还发现，高光照强度下（6000lx），丙二醛含量较高，但SOD、POD和CAT活性较低，推测可能是高温强光胁迫下，大量产生的ROS破坏了酶活性中心，改变了酶的结构或者抑制了酶的表达，致使抗氧化酶活性下降。梁永富等[18]研究高温强光对多花黄精抗氧化酶系统的影响，吴燕等[19]研究强光胁迫下栝楼SOD、POD和CAT活性的变化时，也发现强光下植物组织积累丙二醛，SOD、POD和CAT活性下降。

参考文献

[1]湖南植物志编辑委员会.湖南植物志（第三卷）[M].长沙：湖南科学技术出版社，2010：9.

[2]叶春.猫人参的研究概述与利用[J].中国药业，2011（6）：68.

[3]赵云鹏.抗肿瘤中草药猫人参的种质鉴别及其与近缘种的活性比较研究[D].杭州：浙江大学，2009.

[4]陈玉明，史梦琪，张琮，等.耐淹砧木对猕猴桃枝叶生长及淹水胁迫的生理影响[J].湖北农业科学，2018（8）：77-80，95.

[5]来平凡章红燕.浙江地区习用中药猫人参研究进展[J].浙江中医学院学报，2002（1）：77-78.

[6]刘坤，李勇，吴易雄，等.对萼猕猴桃无菌离体再生体系研究[J].园艺与种苗，2015（10）：35-38.

[7]李小方，张志良主编.植物生理学实验指导（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2016：12.

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[8]匡石滋，赖多，邵雪花.不同有机基质配比对菜心幼苗生长及质量的影响[J].农学学报，2018（2）：25-28.

[9]吴晓颖.光强对雪茄烟叶片生长及生理生化特性的影响[D].北京：中国农业科学院，2021.

[10]彭昭良，宋凤鸣，黄威龙，等.不同光照强度对9种姜科植物生长的影响[J].广东农业科学，2018（2）：29-35.

[11]王建平，王纪章，周静，等.光照对农林植物生长影响及人工补光技术研究进展[J].南京林业大学学报（自然科学版），2020（1）：215-222.

[12]王輝，杜振标，赵世民，等.逆境条件下外源水杨酸对植物抗氧化系统影响的研究进展[J].山东农业科学，2016（8）：154-158.

[13]李金娜，李海英.糖料作物抗氧化酶基因应答非生物胁迫的研究进展[J].中国糖料，2021（4）：42-47.

[14]杨舒贻，陈晓阳，惠文凯，等.逆境胁迫下植物抗氧化酶系统响应研究进展[J].福建农林大学学报，2016（5）：482-489.

[15]关晓溪，隋常玲，胡海军，等.烟草幼苗抗氧化系统及相关基因表达的影响[J].南方农业学报，2019（5）：957-963.

[16]马晓丽.弱光对干旱胁迫下大白菜幼苗抗氧化系统的影响[J].北方园艺，2015（21）：14-17.

[17]刘新，王梦皎，李一鸣，等.光强对金银花药材性状、光合特性及抗氧化酶活性的影响[J].江西农业学报，2018（9）：58-62.

[18]梁永富，王康才，薛启，等.高温强光胁迫下水杨酸对多花黄精生理及光合特性的影响[J].南京农业大学学报，2018（5）：839-847.

[19]吴燕，乔晓燕，葛伟强，等.高温强光下外源褪黑素对栝楼雌花生理生化特性的影响[J].浙江农业学报，2020（3）：421-429.